失温影响运动员运动能力的生化分析

李 颖, 林文弢

(1.肇庆市体育学校,广东 肇庆 526000; 2.珠海科技学院,广东 珠海 519041)

失温问题其实是一个古老的话题,近期“甘肃白银越野赛事故”的发生使失温问题再次引发人们的关注。随着北京冬奥会的临近,人们参与冰雪运动的热情空前高涨,如何有效避免运动中失温成为须认真面对的问题。人体运动中失温现象的发生除了与外界环境有关外,与运动员的基础体能、运动能力、热量储备等有密切关系[1]。只有提前做好防护措施,使运动员保持良好的竞技状态,才能避免运动伤害事故的发生。

1 失温的概念、分类

失温是指人体的核心体温过低并产生寒颤、迷茫、心肺功能衰竭等一系列症状,甚至造成死亡。人体核心区主要指大脑和躯干内的心、肺等维持生命的主要器官,是相对于人体四肢和表层皮肤而言的。人体核心体温一般维持在36.5～38.5 ℃,该温度是人体内各种酶反应的最佳温度。

失温可分为轻度失温(32～35 ℃)、中度失温(28～32 ℃)、重度失温(28 ℃以下)几个阶段。体温降至30 ℃时,人体进入一种看似死亡其实活着的状态;体温27～30 ℃时,人体肌肉僵硬,进入半昏迷或昏迷状态,脉搏与呼吸频率变慢,可能有心房纤颤;体温25～27 ℃时,人体失去意识,心跳和呼吸反复无常且非常浅,脉搏可能触摸不到,任何突然的冲击都可能引起心室颤动并导致死亡;体温24～25 ℃时,人体将出现肺水肿、呼吸衰竭等症状,很可能在达到这个温度之前就已经死亡。

从概念上来说,失温和冻伤既相关又有所不同。失温是人体热量流失大于热量补给,导致人体核心区温度降低,会产生寒颤、迷茫、心肺功能衰竭等一系列症状,严重时导致死亡。这里的核心区温度就是医学上说的体温(或者叫人体内部温度),人体的理想核心温度相对比较恒定,约为37 ℃。冻伤是指人体表面因接触寒冷空气、液体、物体而造成的肢体和表皮组织麻木、水疱或坏死等病症。从致病机理来说,失温和冻伤也不相同。当核心体温在37 ℃以下时,人体部分酶的功能就会失效,正常的化学反应也会减慢,进而抑制人体的其他机能;当人体核心温度低于30 ℃时,死亡几乎无可避免。冻伤多见于人体体表局部区域,特别是脸、鼻、耳等突出部位,因温度降低导致局部溃烂、坏死。所以,冻伤一般发生在低温环境下,而失温则不一定,夏天也会发生失温,失温与环境温度、湿度、风力等有很大关系。

2 失温对身体机能的影响

人体在低温环境下进行大强度运动时,由于排汗等原因使皮肤和衣服潮湿,机体散热速度加快,进而加速运动员体温下降。轻度失温时外围血管收缩,运动员不自主地打颤,不能做复杂的动作,但能够走路和说话,后期身体会发僵,不能用手做复杂的动作。中度失温时,运动员意识开始模糊,说话含糊不清,身体剧烈抖动,行为失常,由于外围血流量不足,动作协调性开始丧失,尤其是手部,但自己不觉得冷,动作慢且看上去费劲,脚下开始磕磕绊绊,也可表现为警觉。重度失温时,身体会出现持续性的剧烈抖动,说话困难,思维迟钝并开始健忘,活动能力明显衰退,后期抖动变为间歇性的,暂停的时间会逐渐加长直到抖动完全停止。

3 失温影响运动能力的生化机制

3.1 体温的调节

在神经-体液调节机制下,机体的产热量和散热量保持动态平衡。调节体温的主要中枢是下丘脑,人体的皮肤、黏膜和内脏器官分布着能感受温度变化的温度感受器。温度感受器分为对高温敏感的温感受器和对低温敏感的冷感受器。与体温调节有关的器官和系统有内脏器官、血液循环系统、骨骼肌、皮肤、甲状腺、肾上腺等。突然遇到冷刺激,机体会马上做出应激反应,收缩血管,减少外周血流量,身体打颤,需要的摄氧量增加,最大可达2.2 L/min,是静息时的6倍。当寒冷持续时,皮肤的立毛肌收缩,骨骼肌也产生非自主颤栗,使产热量增加。在上述过程中,有关神经的兴奋还可促进肾上腺分泌,使肾上腺素的分泌量增加,导致体内代谢活动增强,产热量增加。炎热时,皮肤血管舒张,增加血流量和汗液的分泌,汗液蒸发带走热量,使散热量增加。长时间暴露在低温环境下会对运动过程中骨骼肌的能量代谢产生影响。

3.2 失温与能量代谢

温度是运动时重要的环境因素,不同温度对运动员的身体机能有不同的影响。人体在物质代谢中所释放的能量仅有约30%用于完成各种形式的机械功,70%则转化为热能,成为体热的来源。体温特指机体深部(心、肺、脑和腹腔脏器等)的平均温度,机体深部的温度通常比较稳定,但由于体内各器官的代谢水平不同,温度略有差异,但不超过1 ℃。人体运动时,骨骼肌的代谢最活跃,温度最高,依赖三大能源物质的代谢产生热量[2]达到维持体温的目的。处于低温环境时,人体通过非自主颤栗的方式产热来维持体温的恒定。肌肉收缩需要大量的能源物质,由于骨骼中ATP、CP储量较少,作为三大能源物质之一的糖在低温运动的能量供应中发挥重要作用,肌糖原、血糖等很快参与供能,同时耗氧量迅速增加,血乳酸浓度较常温环境时高。随着低温环境中机体运动强度的增加,非自主颤栗反应消失,常温和低温环境下血乳酸浓度没有显著差异[3]。如果颤栗持续,那么蛋白质、脂肪都会按照比例和一定的顺序参与供能。失温初始阶段新陈代谢增加,脂肪成为机体能量的重要来源。冷环境下的运动进一步加强对机体代谢的刺激,从而使脂肪酸氧化量显著增加[4],冷环境中脂肪的最大氧化率与最大氧化强度均有所增加[5]。同时,棕色脂肪变得活跃,迅速将白色脂肪转化成二氧化碳、水和热量,增加产热以对抗寒冷[6]。研究[7]表明,在-10～20 ℃范围内,温度越低糖的氧化速率越快,而脂肪的氧化速率逐渐减慢,这可能是低温环境下呼吸商高于常温环境的重要原因。随着运动员对冷环境的适应,主要供能物质也会发生变化,所以运动员在冷环境中训练要结合具体的环境温度、运动强度及运动员利用各种能源物质的能力等综合判断占主导地位的供能方式。人体处于失温状态时,三大能源物质被迅速动员,加强代谢速率,补充体温。

4 失温的预防措施

4.1 加强专项体能训练,提高运动时能量供应能力

低温环境对运动员的运动能力产生不利影响,良好的体能训练对运动员保持核心温度的恒定有重要作用。科学的体能训练可以提高运动员对三大能源物质的动员和利用速率,使运动员在体温降低时迅速得到能量补充。运动员的基础体能训练不仅限于耐力训练,还包括力量、平衡、灵敏、柔韧、速度等多方面训练。如果运动员忽视科学训练,只注重大运动量和高强度练习,容易导致体能下降,若身体肌肉、脂肪比例下降过多,面对高海拔、低温、下雨、大风环境则容易失温。

4.2 加强寒冷天气训练,提高运动员低温适应能力

多次冷应激可以提高运动员的寒颤阈,延迟失温的发生。运动员要加强这种低温训练并逐渐习服,特别是气候温暖地区的运动员要经常去寒冷地区进行训练或体验,避免在低温环境运动时出现不适或失温现象。一般来说,低温环境及高原训练需要3～4周适应期才能发挥出正常水平。

4.3 加强营养摄入,提高运动员低温营养储备

究其原因,失温是由于能源物质储备和代谢速率没有赶上身体丢失热量的速度。糖、脂储备充足可以极大地提高运动员的有氧、无氧供能能力,增强低温时的产热效率,运动员户外运动或比赛前一定要进食高热量、高密度的食物,提高能量储备,同时做好中途补给。此外,随身携带一些高热量食品,如压缩饼干、巧克力等,以备不时之需。

4.4 做好应急处理预案,提高运动员突发事件应对能力￣

保温是防止热量散失的必要条件,出发前选择快干排汗的内衣,备好保暖防风的外衣及高热量的食物和热饮等,防止脱水,避免过度出汗和疲劳。运动员要有危机意识,当身体发出警示信号(如颤抖)时,要特别重视。一旦遇到有人失温,需将患者搬离湿冷、风寒地段,换掉湿衣服,尽快给予其含糖饮料或运动饮料,将热水瓶包在衣服、袜子、帽子里放在腋窝、腹股沟、颈部,用被子或毯子进行包裹。如果没有热源,必要时可以用身体直接接触导热。如果确认颈部脉搏和心跳停止,可以进行心肺复苏。应该注意:不能给失温患者饮酒取暖,否则会加剧失温;外界热源直接作用于四肢,会加速核心温度降低;不宜采用滚烫的热源。搬动重度失温患者时动作要轻,因为重度失温者心脏跳动非常缓慢和轻微,对外界力量的反应非常敏感,动作过大容易导致患者心跳停止。

5 小 结

低温环境暴露是运动训练和比赛中不可避免的情况,不同温度对机体产生的影响不同。适当的低温环境训练不仅能提高运动员脂代谢能力,还能增强免疫力,提高耐力水平。失温是低温环境暴露时间过长的一种病症,甚至危及生命。运动员一定要加强专项体能训练和冷适应练习,同时注意高能量营养的补充。低温天气户外运动或比赛前要做好充分的准备工作,避免出现失温现象,一旦发生要及时、有效地处理和救治,避免伤亡事故的出现。